《自來水廠設計方案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《自來水廠設計方案.doc（26頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

。 自來水廠設計方案 目錄 ????設計內容簡介 ????第一章 工程總體概述 ????1.1項目概況 ????1.2設計原則 ????1.3主要規(guī)范及標準 ????1.4設計范圍 ????1.5城市概況與自然條件 ????1.5.1杭州市自然情況 ????1.5.2水文地質及工程地質情況 ????1.5.3水源與水質要求 ????1.5.4城區(qū)供水現狀 ????1.6項目建設的必要性及可行性 ????1.6.1項目建設的必要性 ????1.6.2項目建設的可行性 ????1.7設計規(guī)模及水質水量 ????1.7.1設計規(guī)模 ????1.7.2出廠水質標準 ????出廠水壓 ????第二章 工藝及方案設計 ????2.1主要凈水構筑物的形式選擇 ????2.2方案的比較確定 ????第三章 工藝流程計算 ????3.1配水井 ????3.2管式混合器 ????3.3隔板絮凝池 ????3.3.1設計要求 ????3.3.2 適用條件 ????3.3.3計算 ????3.4平流沉淀池的設計計算 ????3.4.1設計說明 ????3.4.2設計計算 ????3.5普通快濾池 ????3.5.1設計說明 ????3.5.2設計計算 ????3.6清水池 ????3.6.1調節(jié)容量的計算： ????3.6.2儲備容量的計算 ????3.6.3管道和其它 ????3.6.4設計計算 ????3.7液氯消毒工藝 ????3.7.1氯氣的使用 ????3.7.2設計計算 ????3.7.3加氯間和氯庫 ????3.8加藥間 ????3.8.1溶液池設計 ????3.8.2溶解池設計 ????3.9二泵房 ????3.9.1設計要求 ????3.9.2設計計算 ????3.10消毒設施 ????3.10.1水廠設計流量 ????3.10.2設計計算 ????3.11管線的水頭損失及流程標高計算 ????3.11.1水廠的高程布置 ????3.11.2流程標高計算 ????第四章 水廠運行管理 ????參考文獻 ????致謝信 ????附錄 ????第一章 工程總體概述 ????1.1項目概況 ????名稱：杭州西區(qū)水廠一期工程 ????設計規(guī)模： 100000 。 ????凈水廠處理工藝方案 ????采用隔板絮凝池+平流沉淀池+普通快濾池+消毒工藝. ????主要生產構筑物 ????隔板絮凝池，平流沉淀池，普通快濾池，清水池，二級泵房及變配電室，加氯加藥間等 ????主要經濟指標 ????方案比較是尋求合理的技術經濟方案的必要手段，也是控制項目投資、降低運行成本的重要途徑。工程壽命期內的費用，由建設期初期投資和經營期運行成本組成。建設期投資少，但運行成本高的方案，不一定壽命期內的總費用低；同樣建設期投資多，但運行成本低的方案，也不一定是最經濟的方案。經濟比選按貨幣的時間價值采用動態(tài)比選，綜合考慮方案初期投資和經營期運行成本，確定方案的經濟可比性，從而選出費用最低的方案。 ????　　設計方案比選是采用技術經濟分析方法，對不同的設計方案進行比較和選擇，使技術先進、價格合理的方案成為最后的人選方案。在給水工程項目設計（包括可行性研究）過程中，各項主要經濟和技術決策（如總體方案、廠站規(guī)模、近遠期結合、管道輸送方式、管道走向、工藝流程、廠址選擇、廠區(qū)布置、主要設備選型以及資金籌措等）均應根據實際情況提出各種可能的方案進行篩選，對篩選出的方案進行動態(tài)的經濟計算，結合其它因素詳細論證比較、做出抉擇。給水工程設計方案經濟比選，不僅比較工程建設期投資、同時應考慮水廠投產后的長期運行費用，通過全面的分析，作出最經濟的選擇即選擇費用（考慮初期投資和運行成本）最低的方案為實施方案。 ????1.2設計原則 ???? 執(zhí)行國家關于環(huán)境保護方面的政策，符合國家有關法規(guī)，規(guī)范及標準。 ???? 處理工藝力求技術先進可靠，經濟合理，高效節(jié)能，在確保凈水處理效果的前提下，最大限度地減少工程投資和日常運行費用。 ???? 選擇國內先進，可靠，高效，運行管理方便，維護維修簡便的凈水處理專用設備。 ????采用先進的控制系統(tǒng)，提高凈水處理系統(tǒng)的控制水平。 ????1.3主要規(guī)范及標準 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ????1.4設計范圍 ???? 水廠設計和其它工程設計一樣，一般分兩階段進行，擴大初步設計和施工圖設計。本工程設計范圍包括：工程項目和設計要求概述，方案比較情況，個構筑物和建筑物的形式。尺寸和結構形式，工程概算，主要材料（鋼筋，水泥，木材等），管道幾設備（水泵，電動機，真空泵，大型閥門，起重設備，運輸車輛，電器設備）等規(guī)格，尺寸和數量，工程進度要求，人員編制，以及設計中尚存在的問題等。自來水廠圍墻內建（構）筑物，連接管線及水廠內的綠化等。 ????1.5城市概況與自然條件 ????1.5.1杭州市自然情況 ????地理位置：杭州地處長江三角洲南翼，杭州灣西端，錢塘江下游，京杭大運河南端，北近上海，東鄰寧波，是長江三角洲重要中心城市和中國東南部重要交通樞紐。市域界于北緯29°11′至30°34′和東經118°20′至120°37′之間。市區(qū)中心地理坐標為北緯30°16′、東經120°12′。 ????地勢：杭州市境內地貌類別多樣，全市最高點1787米的清涼峰。杭州正處在影響，進入錢浙西中山丘陵向浙北平原過渡的地帶，地勢由西南向東北傾斜，錢塘江奔流于東，城西有西湖，城市環(huán)境優(yōu)美。 ????氣候：杭州市地處中亞熱帶與北亞熱帶過渡區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，光照充足，雨量豐沛。 ????河流湖泊：市城內主要河流有錢塘江、東苕溪和大運河。攔截錢塘江上游而建成的新安江水庫是中國東部沿海地區(qū)最大的水庫，庫區(qū)面積570多平方公里，庫區(qū)內有大小島嶼1078個，故又稱千島湖。千島湖與西湖同被列為全國重點風景名勝區(qū)。錢塘江河口杭州灣呈喇叭狀，受河江速窄、河床隆起的塘江的潮水洶涌澎湃，最大潮差可達8.9米，形成天下奇觀“錢塘江潮”。 ????1.5.2水文地質及工程地質情況 ????杭州九溪水廠(原杭州西區(qū)水廠)是省、市重點工程，也是杭州市市政基礎設施項目中單體投資額最大的工程，總投資額10多億元。它的建成投入運行，杭州市的最高日供水能力可達143萬噸，不僅使杭州人民告別了夏天喝咸水和用水壓工業(yè)保民用的時代，而且為杭州市國民經濟在新世紀的騰飛，從根本上改善市民的生活用水質量打下了堅實的基礎。 ????　　杭州九溪水廠也是杭州市第一個由世界銀行貸款、國內首次采用性能性招標的重點工程(即“交鑰匙”工程)。它為我省利用境外融資建設城市基礎設施項目作了有益的探索。 ????1.5.3水源與水質概況 ???? ????1.6城區(qū)供水現狀 ????據了解，目前杭州城市供水總體處于供大于求狀態(tài)。城區(qū)用水已基本無憂，但是城郊結合部地區(qū)不少供水管道陳舊，水流細小，供水能力不能滿足日益增長的生活生產需求。一些郊區(qū)村鎮(zhèn)采取自辦小水廠的方式解決用水問題，供水成本高，水質也難以穩(wěn)定。伴隨城市化進程的加快，提高周邊地區(qū)的供水能力，擴大供水區(qū)域，已擺上了供水部門的重要議事日程。據自來水公司供水處介紹，城北、城東等地供水工程都已列為今年的實施項目之一。如石橋路供水工程，計劃新鋪設兩條球鐵干管，將大大增強沿線單位、住戶的供水能力，同時提高半山地區(qū)的供水安全性。隨著城區(qū)的擴大、供水管網的延伸，一些郊區(qū)村鎮(zhèn)也有望接上城市供水管。 ????另一方面，結合道路改造，城區(qū)供水網絡進一步完善，如江城路、河坊街、德勝路、古墩路等供水工程，有的已基本完成，有的正在抓緊進行。 ????1.7項目建設的必要性及可行性 ????1.7.1項目建設的必要性 ????目前杭州市在給水凈化處理方面存在的問題有以下幾個方面： ????（1）.水質污染問題普遍，90%以上的水廠面臨著水源污染問題，但由于資金短缺，難以大規(guī)模地采用國外昂貴的除污染技術； ????（2）.杭州某些水域水源污染引起的水質問題復雜，不但水中含有多種有害的污染物質，而且還具有藻類、嗅味、氯化消毒副產物等多種問題； ????（3）.雖然對于單一的除微污染技術已進行了較為系統(tǒng)的研究工作，但缺少除微污染集成技術與成套設備，難以形成高新技術產業(yè)，投入到生產中。在水源污染嚴重，急需技術與設備投入的同時，嚴重地缺乏能經濟有效地提高飲用水水質的成套技術與設備，形成強烈反差。 ????實施該項目，是保護杭州市飲用水源安全的重要舉措。錢塘江是杭州市供水的主要水源地。其中杭州西區(qū)水廠擔負著杭州市40%的供水量，是杭州最大的城市給水廠，日供水量100000萬立方米。通過建設杭州西區(qū)水廠，可以進一步凈化水質，達到一級飲用水標準，提高居民飲用水質量。 ????1.7.2項目建設的可行性 ????可行性研究是提出工程建設的依據，重要內容包括：（1）城市概況和供水現狀分析；（2）工程目標；（3）工程方案評價；（4）投資估算和資金籌措；（5）工程效益分析，等等。同時還應提供環(huán)境影響評價以及可能出現的問題。 ????1.8設計規(guī)模及水質水量 ????1.8.1設計規(guī)模 ????杭州西區(qū)水廠二期工程的設計規(guī)模為100000 。 ????1.8.2出廠水質標準 ????水廠出水水質達到現行國家《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》（建設部2001年）中規(guī)定的水質標準。 ????為了準確把握杭州市和國外大城市的自來水水質差異情況，搜集整理了國外五個大城市的水質資料，結合上海的水質數據，通過比較研究，找出差距，尋求對策，為進一步提高上海市自來水水質提供理論指導和科學依據。 ????　　六城市水質資料來源 總共搜集整理了世界六個大城市的水質數據，瑞士蘇黎世采用蘇黎世西爾布魯格、莫斯、郎格、利馬四個水廠2000年自來水的平均值。 ????世界六大城市自來水水質比較 ????參數 瑞士蘇黎世 法國巴黎 美國紐約州 日本大阪 英國倫敦 中國上海 ????感官性狀和一般化學指標 ????色度 CU <2.5 7 1 2 7 ????濁度NTU 0.04FT 0.15 1.1 0.1 <0.5 0.43 ????pH 7.8 7.8 7.3 7.5 8.0 7.3 ????總硬度（以CaCO3計）mg/L 23 44 134 ????鈉mg/L 4.4 12.1 8 22.2 43.4 ????鋁mg/L 0.014 0.023 0.024 <0.014 0.12 ????鐵mg/L 0.004 <0.05 0.03 <0.03 <0.01 0.04 ????錳mg/L 0.002 0.010 0.021 <0.005 <0.003 0.04 ????銅mg/L 0.002 <0.003 0.010 <0.100 0.096 0.003 ????鋅mg/L 0.01 <0.025 0.006 <0.1 0.009 0.26 ????揮發(fā)酚類（以苯酚計）mg/L <0.005 0.002 ????陰離子合成洗滌劑mg/L <0.05 <0.02 0.12 ????硫酸鹽mg/L 13.1 29 7.7 18.2 48 64.9 ????氯化物mg/L 5.1 25 11 15.5 44 67 ????氨氯mg/L 0.003 <0.1 0.113 0.73 ????溶解性總固體mg/L 345 52 107 353 ????電導率μScm-1 322 482 88 584 546 ????耗氧量（錳法，以O2計）mg/L 1.0 0.38 2.5 ????總有機碳TOCmg/L DOC 0.6 2.1 1.3 2.6 3.4 ????余氯mg/L 0.45 0.6 0.5 1.24 ????毒理學指標 ????砷μg/L 0.6 <0.001 2 0.85 ????硼μg/L 38 78 13 ????硒μg/L 0.5 <0.001 1 0.27 ????鎘μg/L 1 <1 <0.5 1 ????鉻（六價）μg/L 2 <5 <5 <4 ????鋇μg/L 20 12 49 ????鎳μg/L 8 8 11 ????鉛μg/L 2 1 <5 <0.6 4 ????汞μg/L 0.1 <0.05 <0.05 0.12 ????硝酸鹽以（N計）μg/L 1.46 6.14 0.2 1.2 6.4 2.03 ????亞硝酸鹽（以N計）μg/L 0.5 <50 1 <0.02 9 ????氰化物μg/L <1 <5 9 ????氟化物mg/L 0.1 1 0.08 0.466 0.425 ????四氯化碳μg/L 0.05 <0.2 <0.1 0.104 ????消毒副產物THMs ????氯仿μg/L 0.6 6 5 5.4 ????一氯二溴甲烷μg/L 0.26 4 7 3.64 ????二氯一溴甲烷μg/L 1.31 <10 7 5.77 ????溴仿μg/L <9 2 2.25 ????1.8.3出廠水壓 ???? 水廠出廠的水需與城區(qū)管網連接，根據城區(qū)管網要求，水廠出水壓力按0.85Mpa設計。 ????第二章 工藝及方案設計 ????2.1主要凈水構筑物的形式混合方式 ????混合設備的基本要求是，藥劑與水的混合必須均勻，混合設備種類較多，常用的有水泵混合，管式混合，機械混合。水泵混合效果較好，不需要另外建設混合設施，節(jié)省動力，大中小型水廠均可以使用，但是采用三氯化鐵作為混凝劑時，若投藥量較大，藥劑對水泵葉輪有輕微的腐蝕作用。當水泵距離反應池較遠時，不宜采用水泵混合。機械混合是在池子內安裝攪拌設備，以電動機驅動攪拌器使水與藥劑混合，機械攪拌的優(yōu)點是混合效果好，且不受水量變化的影響，適用于各種規(guī)模的水廠，缺點是增加機械設備并且相應增加維修費用，目前廣泛采用的是管式混合器。 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ????方式 優(yōu) 缺 點 適用條件 ????管式混合 優(yōu)點：1.設備簡單2.不占地缺點: 1.當流量減小時可能在中反應混凝 2.一般管道混合效果較差,但采用靜態(tài)管式混合器效果好,但水頭損失大. 適用于流量變化不大的水廠 ????混合池混合 優(yōu)點: 1.混合效果好 2.某些池型能調節(jié)水頭高低,適應流量變化缺點: 1.占地面積大 2.某些進水方式要帶入大量氣體 適用于大中型水廠 ????水泵混合 優(yōu)點: 1.設備簡單 2.混合充分,混合效果好 3.不消耗動能缺點:吸水管較多時投藥設備要增加,安裝管理復雜 適用于一級泵房距離處理構筑物120米以內的各種規(guī)模的水廠 ????漿板式機械混合 優(yōu)點:1.混合效果好2.水頭損失小缺點:1.需要動能設備 2.管理維護比較復雜 適用于各種規(guī)模的水廠 ????由于本工程取水泵房距水廠較遠，不宜采用水泵混合；機械混合有不受水量，水溫，濁度等因素變化影響，混合效果好，能耗較低等優(yōu)點，但占地較大，且投資較高；管式靜態(tài)混合器不占地，不需外加動力，且具有正反切割水流，雙向回流漩渦混流等三個作用，混合效率達94﹪以上，因此本工程推薦使用管式靜態(tài)混合器。 ????絮凝形式 ????國內采用的絮凝形式很多，可分為機械和水力兩大類，水力絮凝又有隔板，折板，柵條，網格等多種形式。 ????機械絮凝效果較好，水頭損失小，可適應水質、水量的變化，但增加了機械設備，維修工作量大，這也是機械絮凝尚未在我國普及的主要原因，國外近幾年也有向水力絮凝的傾向。本工程仍考慮水力絮凝形式，在多種水力絮凝的形式中，折板絮凝較其它形式結構簡單，容積小，能有效地擾動水流，增加顆粒碰撞機會，絮凝效果比較穩(wěn)定，可以在較大范圍內適應原水濁度的變化，但是造價較高；隔板反應池構造簡單，管理方便，反應效果好，但出水量不易分配均勻；網格絮凝為眾多高效絮凝池中的一種，其最大特點是絮凝時間短，占地少，投資省。 ????本工程采用哪種絮凝池會在后來的多個方案的技術經濟比較時確定。 ????沉淀形式 ????本工程可選擇的沉淀池池型有平流沉淀池，斜管沉淀池，機械攪拌加速澄清池等。 ???? 從經濟因素考慮，機械攪拌澄清池單池處理能力不易過大，機械設備的維護管理較復雜，動力消耗較大，當水廠具有一定規(guī)模時，使用池數較多，帶來管理不便，同時圓形池數過多也帶來占地面積增加。故本工程不宜采用。 ???? 平流沉淀池，斜管沉淀池是目前國內采用最多的兩種沉淀形式。平流沉淀池的主要優(yōu)點是結構簡單，池深較淺，沉淀效果好，對原水水質水量變化適應性強，礬耗低，操作管理方便。但排泥困難，機械排泥設備維護較復雜，占地面積較大，不利水廠今后的發(fā)展。斜管沉淀池的主要優(yōu)點是沉淀效率高，占地面積小。但其對原水水質，水量變化的適應性不如平流沉淀池，斜管耗用材料多，易老化，使用期有一定的年限，需定期更換了，維護費用高，礬耗也較平流沉淀池稍大。 ???? 本工程采用哪種沉淀池會在后來的多個方案的技術經濟比較時確定。 ????過濾形式 ???? 我國目前全部使用快濾。主要池型有普通快濾池，雙閥濾池，無閥濾池，移動罩濾池，虹吸濾池和V型濾池等。 ???? 以石英砂作為濾料的普通快濾池使用歷史最久。在此基礎上，人們從不同的工藝角度發(fā)展了其它型式快濾池。為充分發(fā)揮濾料層截留雜質能力，出現了濾料粒徑循水流方向減小或不變得過濾層，例如，雙層，多層及均質濾料濾池，上向流和雙向流濾池等。為了減少濾池閥門，出現了虹吸濾池，無閥濾池，移動罩濾池以及其它水流濾池等。在沖洗方式上，有單純水沖洗和汽水反沖洗兩種。各種形式濾池，過濾原理基本一樣，基本工作過程也相同，即過濾和沖洗交錯進行。 ???? 由于普通快濾池無論在技術或是在經驗上都比較的成熟，所以本設計采用普通快濾池。 ????消毒形式 ????消毒一直是給水處理的核心問題。由于氯化消毒會產生鹵代有機副產物，采用安全氯化消毒工藝或尋求替代氯化消毒的新技術，或者采用具有高的消毒效果與低的副產物的組合消毒技術是今后消毒技術的發(fā)展方向。水處理過程產生的一些其他副產物也引起了廣泛關注。今后的研究內容可包括：安全氯化消毒技術；非氯消毒技術；水處理過程致突變活性的影響因素；水處理過程有害副產物控制技術；余鋁控制理論和技術；水質營養(yǎng)、活性與人體健康的研究等。 ????消毒劑的種類很多，其各種性能比較如下表： ???? ???? ???? ???? ????消毒劑性能比較表 ????性能 氯漂白粉 氯胺 二氧化氯 臭氧 紫外線輻射 ????滅細菌 優(yōu)良 適中 優(yōu)良 優(yōu)良 良好 ????滅病毒 優(yōu)良 差 優(yōu)良 優(yōu)良 良好 ????滅微生物 第三位 第四位 第二位 第一位 ????PH影響 消毒效果隨PH增大而下降PH=7時最好 受影響較小 受影響較小，PH〉7時較有效 受影響較小 對PH值變化不敏感 ????在配水管網中剩余消毒作用 有 可保持較長時間余氯 比氯有更長的消毒時間 無需補加氯 無需補加氯 ????中間產物 產生氯化和氧化中間產物，有些產生臭味 產生的中間產物不詳 氯化芳香族化合物，氯酸鹽，亞氯酸鹽等 醛，芳香族羧酸，酞酸鹽 產生的中間產物不詳 ????國內應用情況 廣泛 較多 開始應用 較少 不多，只限于小型水廠 ????一般投加量（mg/l） 2-20 0.5-3.0 0.1-1.5 1-3 ????接觸時間 30min 2h 30min 數秒至10分鐘 ????使用條件 絕大多數水廠 原水中有機物較多和供水管線較長 自來水廠及回用水消毒 適用于有機污染物較嚴重時結合氯消毒 使用于工礦企業(yè)集中用戶水處理 ????副產物生成（THM） 可生成 不大可能 不大可能 不可能 不可能 ????通過此表可以看出，目前國內應用較多的還是液氯消毒。但由于二氧化氯殺菌能力是液氯的3-5倍，不會與水體中的有機物反應生成致癌物三鹵甲烷。二氧化氯易溶于水，在水中不易分解，殺菌效果不受PH 的影響；安全無毒，對人體無副作用，處理過的水中無異味。 ????但考慮到液氯消毒在國內使用的時間比較的長，經驗也比較豐富；而二氧化氯消毒在國內的使用才剛剛開始，還處在適用摸索的階段，所以還是使用傳統(tǒng)的液氯消毒的方法。 ????2.1方案的比較確定 ???? 通過上面對主要構筑物的分析比較，從中制定出了兩套工藝方案，下面進行方案的確定： ????工藝流程方案: ???? 方案一:錢塘江→管式混合器→網格絮凝池→斜管沉淀池→普通快濾池→清水池→二級泵房→城市管網 ???? 方案二:錢塘江→管式混合器→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快濾池→清水池→二級泵房→城市管網 ????方案比較:杭州西區(qū)水廠一期期設計水量為10萬噸,兩個方案中管式混合器,普通快濾池相同，所以只考慮方案中不同的部分比較即可． ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ????（1）.網格絮凝斜管沉淀池： ????設計水量 100000 占地面積 33000 ????項 目 單 位 構筑物 水量指標 占地指標 ????直 接 項 目 直接合計費 元 2425206 24.26 77.42 ???? 其中：土建 元 1204241 12.04 38.44 ???? 配管及安裝 元 1142926 11.43 36.49 ???? 設 備 元 78039 0.79 2.49 ????工藝標準、結構特征及主要設備：占地33000 ，磚圍墻560m，鋼筋混凝土空花圍墻210m，廠大門及門 衛(wèi)建筑，噴水池1座。設有檢查井，閘門井，雨水井，水表井，跌水井等。 主 要 供 料 ???? 項 目 單 位 數 量 ????（2）.隔板絮凝平流沉淀池： ????設計水量 100000m3/d 容積 6382m3 ????項目 單位 構筑物 水量指標（m3/d） 容積指標（m3） ????直接費 直接費合計 元 2574560 17.17 403.41 ???? 土建 元 1449362 9.66 203.10 ???? 配管及安裝 元 545599 3.64 85.49 ???? 設備 元 579581 3.87 90.81 ????工藝流程方案: ????方案一:錢塘江→管式混合器→隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快濾池→清水池→二級泵房→城市管網 ????方案二: 錢塘江→管式混合器→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快濾池→清水池→二級泵房→城市管網 ????普通快濾池 ????方案比較:杭州西區(qū)水廠初期設計水量為10萬噸,兩個方案中管式混合器,普通快濾池相同，所以只考慮方案中不同的部分比較即可． ????項目 單位 斜管沉淀池容積1029.71m3 平流式沉淀池容積3254.8m3 ???? 5000 m3/d以上容積指標（100m3） 總計 5000 m3/d以上容積指標（100m3） 總計 ????投資指標 直接費合計 元 50000×10.30 515000 16000×32.55 520800 ???? 土建 元 27000 278100 13000 423150 ???? 配管及安裝 元 13000 133900 1500 48825 ???? 設備 元 10000 103000 1500 48825 ????斜管沉淀池單座費用515000元共兩座合計1030000元 ????平流沉淀池單座費用520800元共兩座合計1041600元 ????第三章 工藝流程計算 ????工藝流程圖為: ????錢塘江→配水井→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快濾池→清水池→二級泵房→城市管 ????利用水庫南放水洞,在總干渠右側建涵閘取水,進水閘電動啟閉,閘后設置鋼管段,在平直處設置計量裝置,為了減少管內淤積,進水閘前設置沉砂池和沖洗閘,新建分水紐控制,采用現場操作和集中控制兩種控制方式.為了在雨季和冬季安全運行和延長設備使用年限,建啟閉機房,中控室和值班室,輸水干管斷面尺寸為直徑1400毫米.管材選用承叉式預應力鋼筋混凝土管. ????水廠自用水量為5%,設計水量為: ???? ????3.1配水井 ????水在配水井內的停留時間取為 ，有效水深取為5.0m，則配水井的平面面積為： ????配水井擬采用矩形，長寬比為 ????超高為1.0 m，則配水井的尺寸為： ????所以配水井平面尺寸為 ,鋼筋混凝土結構,一座,內設濾網室。 ????3.2管式混合器　 ????混合設備的基本要求是，藥劑與水的混合必須均勻，混合設備種類較多，常用的有水泵混合，管式混合，機械混合。水泵混合效果較好，不需要另外建設混合設施，節(jié)省動力，大中小型水廠均可以使用，但是采用三氯化鐵作為混凝劑時，若投藥量較大，藥劑對水泵葉輪有輕微的腐蝕作用。當水泵距離反應池較遠時，不宜采用水泵混合。機械混合是在池子內安裝攪拌設備，以電動機驅動攪拌器使水與藥劑混合，機械攪拌的優(yōu)點是混合效果好，且不受水量變化的影響，適用于各種規(guī)模的水廠，缺點是增加機械設備并且相應增加維修費用，目前廣泛采用的是管式混合器。 ????方式 優(yōu) 缺 點 適用條件 ????管式混合 優(yōu)點：1.設備簡單2.不占地缺點: 1.當流量減小時可能在中反應混凝 2.一般管道混合效果較差,但采用靜態(tài)管式混合器效果好,但水頭損失大. 適用于流量變化不大的水廠 ????混合池混合 優(yōu)點:1.混合效果好2.某些池型能調節(jié)水頭高低,適應流量變化缺點:1.占地面積大 2.某些進水方式要帶入大量氣體 適用于大中型水廠 ????水泵混合 優(yōu)點:1.設備簡單 2.混合充分,混合效果好 3.不消耗動能缺點:吸水管較多時投藥設備要增加,安裝管理復雜 適用于一級泵房距離處理構筑物120米以內的各種規(guī)模的水廠 ????漿板式機械混合 優(yōu)點:1.混合效果好2.水頭損失小缺點:1.需要動能設備 2.管理維護比較復雜 適用于各種規(guī)模的水廠 ????杭州西區(qū)水廠設計采用靜態(tài)管式混合器,靜態(tài)管式混合器混合效果好,主要由混合組件構成,將它放入絮凝池進水管道中即可,混合組件可以用鋼板剪切成橢圓形,在軸線處上下彎折成26.5度的夾角,各個組件相互垂直交叉,在端點處焊接既為一節(jié)組件。 ???? ????設計使用要求如下： ????混合組件數目為1-4節(jié)，流速小時采用上限 ????水頭損失等于 ???? Q-流量 ???? d-進水管管徑m ???? n-混合單元數 ???? 一般靜態(tài)管式混合器的水頭損失為0.5米 ????混凝劑采用聚合硫酸鐵（ＰＦＳ），混凝工藝采用管式混合器，采用2節(jié)混合單元，流速為 （在 之間取值），進水管兩根，投藥設備 混凝劑為PAC，混凝工藝采用管式靜態(tài)混合器，混合元件數可為1-4節(jié)，取2節(jié)。 ????水頭損失 ????一般水頭損失要小于0.5m ???? d=880mm,取0.9m ???? ????加藥點設在混合器進口處，并增加藥液擴散器，使混凝劑在管道內很好擴散。 ????藥劑投配設備的設計 ????藥劑采用PAC，混凝劑最大投加量阿a=20mg/l ????溶液池 ???? ???? ????溶解池 藥劑用泵投加 ????取超高0.3m ???? ???? ????R=0.6取0.7m ????3.3隔板絮凝池 ????3.3.1適用條件 ????（1）.產水量大于3萬噸/天的水廠，單池水量為1000—10000噸/小時，否則隔板間距太小，不便施工和管理。 ????（2）.要求水量變動較小，以保證穩(wěn)定的絮凝效果。 ????（3）.一般和平流沉淀池和斜管沉淀池合建。 ????3.3.2設計要求 ????（1）.絮凝時間一般為20—30分鐘，色度高或較難婿凝的原水采用上限。 ????（2）.絮凝池一般應不少于兩個或分成兩格，以便清洗檢修。 ????（3）.絮凝池的廊道流速，從起端的0.5—0.6 m/s，逐步遞減到末端的0.2—0.3 m/s，據此計算廊道的端面尺寸。一般絮凝池做成平底，因此廊道寬度從起端到末端逐漸增大，但也可以做成坡底。 ????（4）.隔板轉彎處的過水斷面面積為相鄰廊道過水斷面積的1.2—1.5倍。 ????（5）.為便于施工，清洗和檢修，隔板間距不能小于0.5米，水量小不能滿足間距小于0.5米的要求時，可看情況采取措施，或減小絮凝池深度，或在絮凝池底部用混凝土或其它的材料填高，也可以將絮凝池建成上下兩層，原水從下層進入，在進入上層，下層高度在1.7米以上，以便人工排泥，在下層適當部位應安裝透氣孔。當原水含沙量大時，下層積泥較難清除，會影響絮凝效果。 ????（6）.為便于排泥，隔板絮凝池應有0.02—0.03的底坡，并設直徑大于150毫米的排泥管。 ????（7）.往復式隔板絮凝池總水頭損失約為0.3—0.5米，回轉式在0.2—0.35之間。 ????（8）.回轉式絮凝池也可根據場地情況和沉淀池寬度，進行布置。 ????（9）.絮凝池的平均速度剃度G一般在30—60，GT需達10000—100000（10）.隔板材料也可用一磚墻，預制混凝土插板或現澆鋼筋混凝土柱間砌半磚墻等，墻身應有足夠強度，以防倒塌。 ???? ????3.3.3計算公式 ????網格絮凝池的計算公式如表 ????項目 公 式 說 明 ????池體積 —流量（ ）T—絮凝時間（ ） —有效水深（ ） —豎井流速（ ） —各段孔洞流速（ ） —每層網格水頭損失（ ） —每個孔洞水頭損失（ ） —各段過網流速（ ） —網格阻力系數，前段取1.0，中段取0.3 —孔洞阻力系數，可取3.0 ????池面積 ????池高 ????分格面積 ????分格數 ????豎井之間孔洞尺寸 ????總水頭損失 ????3.3.4絮凝池計算 ????絮凝池凈長度 ????單池容積： ????池子長度：B按沉淀池寬度采用14m ????池內平均深度 ????池子長度（隔板間凈距之和）： ????廊道寬度設計 ????絮凝池起端流速取 ，末端流速取 ，首先根據起末端流速和平均水深算出起末端廊道寬度，然后按流速遞減原則，決定廊道分段數和各廊道寬度。 ????起端廊道寬度 ????為便于施工和檢修，隔板間凈距一般宜大于0.5m，所以取b=0.5m ????末端廊道寬度 ，取b=0.9m ????廊道寬度分成4段，各段廊道寬度和流速見下表。應注意，表中所求廊道內流速均按平均水深計算，故只是廊道真是流速的近似值，應為廊道水深是遞減的。不過，設計中這樣已滿足要求。 ????廊道寬度和流速計算表 ????廊道分段號 1 2 3 4 ????各段廊道寬度（m） 0.5 0.6 0.7 0.9 ????各段廊道流速（m/s） 0.38 0.32 0.27 0.21 ????各段廊道數 9 8 7 5 ????各段廊道總凈寬（m） 4.5 4.8 5.6 4.5 ????四段廊道寬度之和： ????取隔板寬度δ=0.1m，共28塊隔板，則絮凝池總長度L為： ????各段水頭損失計算 ???? ???? ????反應池采用鋼筋混凝土及磚組合結構，外用水泥砂漿磨面，粗糙系數n=0.014 ???? ????第一段水流轉彎次數為9次，廊道長度為 ????反應池第一段水頭損失： ????各段水頭損失計算結果見表： ????各段水頭損失計算 ????段數 ????1 9 126 0.232 0.34 0.38 56.5 0.17 ????2 8 112 0.316 0.27 0.32 59.3 0.10 ????3 7 98 0.357 0.23 0.27 59.9 0.063 ????4 4 56 0.396 0.19 0.21 61.0 0.024 ???? ????GT值計算（t=20℃）： ???? ???? 在 ~ 之間符合要求。 ????池底坡度： ????②.穿孔墻的設計： ????穿孔墻上的孔口流速采用0.2m/s,則孔口面積為 ，每個孔口的尺寸按照15cm×8cm,則孔口數目為 ????③.網格絮凝池與平流沉淀池之間的過渡區(qū)計算： ????網格絮凝池與平流沉淀池之間的過渡區(qū)的水深與絮凝池最后一個格子的水深相等，取為2.9米，則過渡區(qū)的長度為L ???? ????取1.1米。 ????④.排泥管的設計： ????排泥管的直徑一般為150mm-200mm.取排泥管的長度采用4米，直徑為200mm. ????3.5流沉淀池的設計計算 ????3.5.1設計說明 ????⑴.可以與隔板，折板，網格等絮凝池合建，兩者中間用穿孔布水墻分隔。因沉淀池出口流速繳低，因此穿孔墻的孔口（圓孔或者矩形孔）流速相適應?？卓诓贾迷诔恋沓厮灰韵拢e泥面以上的范圍內。 ????⑵.需要不間斷供水的水廠，池子數目或者格數不少于2組。 ????⑶.沉淀時間一般為1-3個小時，當原水濁度適中，水溫較高時，可以采用1.0-1.5小時，當處理低溫低濁水時，需要適當延長沉淀時間。 ????⑷.水平流速可采用10-25mm/s,池子內水流順直，宜于采用長條式，盡量不用轉折式布置。 ????⑸.有效水深一般為3.0-3.5米，有機械排泥時，有效水深一般為3.0米，超高為0.3米左右。 ????⑹.池子長寬比不小于4。每米池寬可處理的水量約為2500-5000噸/天。 ????⑺.分格寬度一般為3-8米，最大不超過15米。采用機械排泥時，還應按照標準跨度8，10，12，14，16，18，20米確定分格寬度。 ????⑻.長度比不小于10。機械排泥時可以采用平池底。斗底或者穿孔排泥管時，池底需要有坡向排泥斗的坡度。 ????⑼.出水堰的負荷率一般不大于21噸每天每米，但是由于水平流速提高后，流量增大，如果只在沉淀池的末端沿池的寬度設出水堰，已經無法滿足上述負荷要求，因此常設置指行槽，以延長出水堰長度，指行槽間的凈距應該不防礙吸泥機的來往操作。出水堰可以作成薄壁堰，鋸齒形三角堰或者淹沒孔口。為適應水位的變化和構筑物可能的沉陷，堰口的標高最好能上下調節(jié)。 ????⑽.排泥管的直徑大于100-150mm. ????平流沉淀池的計算公式見下圖： ????計算式 符號意義 ????池長 ——水平流速（ ） ——沉淀時間（ ） ——設計流量（ ） ——有效水深（ ） ——弗勞得數，在 之間 ——池長寬比 ——水流斷面面積（ ） ——濕周（ ） ——重力加速度 ——水的動力黏度（ ） ????池平面積 ????池寬 ????弗勞得數 ????水力半徑 ????雷諾數 ????3.5.2設計計算 ????采用兩組池子，每組池子設計流量為 ???? ????設計數據的選用 ????表面負荷: ???? ????沉淀池的停留時間: ???? ????沉淀池的平均流速: ???? ????計算 ????沉淀池的表面積: ???? ????沉淀池長: ???? ，采用70m ????沉淀池寬: ???? ，采用14m，由于寬度較大，沿縱向設置一道隔墻，分成兩格，每格寬為7m。排泥機選用GMN—7000型。 ????沉淀池有效水深: ???? 采用3.6m（包括保護高） ????絮凝池與沉淀池之間采用穿孔布水墻，穿孔墻上的孔口流速采用0.2m/s,則孔口總面積為： ????每個孔口的尺寸為15cm×8cm，則孔口數為： 個 ????沉淀池放空時間按照3個小時計，則放空管的直徑按照公式： ???? ???? 采用DN=350mm ????出水渠斷面寬度采用1.0m，出水渠起端按照公式： ???? ????為了保證堰口自由落水，出水堰保護高采用0.1m，則水深深度為0.68m， ????水力條件核算 ????水流截面積:W=7×3.3=23.1 ????水流濕周:X=7+2×3.3=13.6 ????水力半徑: ????弗勞德數: 在 ~ 之間，符合要求。 ????雷諾數: (按照水溫20度計算) ????出水堰長度復核 ????出水堰如圖說示，每邊長20m，每池出水堰長度為8×20=160m ????出水堰負荷率為 符合要求 ???? ????集水槽設計計算： ????A.設計要求 ????a.按照平面布置確定集水槽的條數。 ????b.矩形池子的集水槽的中心距為1.2-1.8米。圓形池子，當Q〈200-300 時，可以用圓形槽，大于300 時采用圓形槽加輻射槽。 ????c.按照每條集水槽的集水流量（設計時考慮1.2-1.5的超負荷系數）確定集水槽的寬度： 式中Q為一條穿孔集水槽的流量 ????d.集水槽堰口或孔口上水頭損失采用0.05-0.07米。為保證自由出流，孔口或堰口位于槽內水位以上0.07米左右。 ????e.三角堰用鋼板制成，堰口為90度，堰口高度為0.1米，堰口寬度為0.2米。 ????B.集水槽的計算： ????集水槽尺寸計算： ????集水槽寬度 ????為方便施工，槽底為平坡，設計取用槽的水深為0.20m，孔口出流孔口前水位0.05m，孔口出流跌落0.07m，槽超高0.2m， ????集水槽高度H=02+0.05+0.07+0.3=0.52m ????集水槽孔口出流，取孔口直徑25mm，則單孔流量： ???? ????孔口總數： 個 ????每個集水槽單側孔口數為： 個 ????孔中心距 ???? ????3.5普通快濾池 ????3.5.1設計說明 ????濾池是地表水廠中不可缺少的凈水構筑物，它是將沉淀池或者澄清池出來的濁度約為10度左右的水，進一步加以處理成為低濁水。普通快濾池應用最為廣泛，運行穩(wěn)定可靠，適用于大中小型水廠。普通快濾池每一個濾格需要有4個閥門，為了減少閥門和檢修工作，普通快濾池的渾水進水閥和沖洗廢水排水閥用兩條虹吸管代替，只保留清水閥和沖洗水閥，就成了雙閥濾池。 ????A.適用條件： ????a.一般適用于大中型水廠，單池的面積不宜超過100 ，以免沖洗不均勻。 ????b.可以與平流或斜管沉淀池組合使用，在原水濁度低，含藻量少時，可以考慮不經過沉淀池而直接過濾。 ????c.普通快濾池的高度為3.0-3.2米，需要與絮凝沉淀和清水池的高度相配合 ????B.設計要求： ????a.濾速：石英砂單層濾料為8-10 ，雙層濾料為10-14 。當1-2格濾池沖洗或檢修時，其余濾池的濾速（強制濾速），單層石英砂為10-14 ，雙層濾料為14-18 ，低溫低濁水過濾時應選用低濾速。 ????b.濾池總面積按設計產水量和濾速確定。濾池的格數不得少于2格，單格面積小的濾池可以為正方形，中濾池可用矩形。 ????c.濾格少于5個時可單排布置，閥門布置在一側。濾格多時可以采用兩排。 ????d.一般采用大阻力配水系統(tǒng)，為節(jié)約能耗或單池面積小時也可以采用小阻力配水系統(tǒng)。 ????e.單層濾料一般采用石英砂，雙層濾料的上層為無煙煤，下層為石英砂。 ???? ????粒徑和濾層厚度見下表： ????類別 粒徑(mm) 厚度(m) ????石英砂單層濾料 D最小=0.5D最大=1.2 <2.0 0.7 ????雙層濾料 無煙煤D最小=0.8 D最大=1.8 <2.0 0.3-0.4 ???? 石英砂D最小=0.5 D最大=1.2 0.4 ????f.濾池沖洗前的水頭損失為2.0-2.5米（包括濾料層，承托層和配水系統(tǒng)等的水頭損失）。過濾周期為12-24小時。后續(xù)清水池的水面標高，既等于濾池水面標高減去2.0-2.5米的期終水頭損失和濾池至清水池間的聯(lián)絡管的水頭損失。 ????g.濾池高度應該包括承托層（采用小阻力配水系統(tǒng)時包括配水系統(tǒng)高度，承托層，砂面上水深（1.5-2.0米）以及超高，一般總高度在3.20-3.60米的范圍內。 ????h.濾層厚度范圍內的池壁部分應該拉毛，壁面粗糙可以防止短流，以免影響出水水質。 ????3.5.2設計計算 ????設計數據： ????設定濾速為 ,沖洗強度為 ,沖洗時間為6min ????濾池面積及尺寸： ????濾池工作時間為24小時，沖洗時間為12小時，濾池實際工作時間： （式中只考慮反沖洗停留時間，不考慮排放初濾水） ????濾池面積為： ????采用濾池數N=6個， ????每個濾池面積： ????采用濾池長寬比： 左右 ????采用濾池尺寸：L=10.5 B=7 ????校核強制濾速為： ????濾池高度： ????支承層高度為H采用0.45m ，采用卵石或碎石。 ????濾料層高度 采用0.9m。（單層石英砂濾料） ????砂面上水深 采用1.7m ????超高 采用0.30m ????故濾池總高度 ???? ???? ???? ????配水系統(tǒng)(每只濾池) ????濾池配水系統(tǒng)的作用是，過濾時均勻收集過濾水，沖洗時均勻分布沖洗水。配水系統(tǒng)位于濾池底部，根據濾池沖洗水通過該系統(tǒng)時的阻力大小，分為大阻力，中阻力和小阻力配水系統(tǒng)，快濾池一般采用大阻力配水系統(tǒng)或濾磚等中阻力配水系統(tǒng)。 ????常用中小阻力配水系統(tǒng)構造和優(yōu)缺點見下表： ????類型 構造 優(yōu)缺點 ????鋼筋混凝土孔板 1. 每塊濾磚大小可以由濾池尺寸決定，但應小于800×800mm,板厚一般為100mm2. 孔眼可以上大下小成喇叭形，或上下相同的圓孔，開孔率在1%左右3. 孔眼流速為1.0-1.5，孔眼水頭損失為0.1-0.3米4. 配水室的高度，既孔板高于濾池底的高度在0.4米以上5. 承托層厚度200mm-300mm，粒徑2-16mm 優(yōu)點:1. 強度和耐久性較好,不宜損壞2. 濾板大小和開孔比易于控制3. 價格較低缺點:1. 尼龍網應該小心鋪設,以免濾料漏下2. 尼龍網易于老化變質,更換不便,近來有不用的趨勢 ????雙層濾磚 1. 濾磚用陶瓷或鋼筋混凝土制成.鋪設時,濾下部連通,上層用木板隔開,并用1:2的水泥沙漿摸平2. 雙層濾料的尺寸:長600mm,寬280mm,高250mm,1平方米鋪設6塊3. 上層96個配水孔,孔徑4mm,下層4孔,孔徑25mm4. 承托層厚度250mm5. 水頭損失0.5-0.6米 優(yōu)點:配水較均勻缺點:價格較高 ????設計計算: ????①干管: ????干管流量為 ????采用管徑 ????干管始端流速采用 ，在0.8~1.2m/s之間，合格。 ????②支管: ????支管中心間距采用 (0.25-0.3) ????每池支管數 根 ????每根支管入口流量 ????采用管徑 ????支管始端流速采用 在1.4~1.8m/s之間，符合要求。 ????③孔眼布置 ????支管孔眼總面積與濾池面積之比，K采用0.25% ????孔眼總面積 ????采用孔眼直徑9mm， 每個孔眼面積 ????孔眼總數 個 ????每根支管孔眼數 個 ????支管孔眼布置兩排,與垂線成45度角向下交錯排列 ????每根支管長度 ????每排孔眼中心距 ???? ????④孔眼水頭損失 ????支管壁厚采用s=5mm ????孔眼直徑與壁厚之比 ????流量系數 查表6-30 ????水頭損失為 ????⑤復算配水系統(tǒng) ????支管長度與直徑之比不大于60 ???? ????孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5 ???? ????孔眼中心距應小于0.2 ???? ????干管橫截面積與支管總橫截面積之比為1.75~2.0 ???? ???? ????洗砂排水槽 ????設計要求 ????①.排水槽總平面面積應小于濾池面積的1/4。 ????②.排水槽的中心距離S為1.5-2.1米，槽長度不大于6米。 ????③.排水槽底可以作成平坡，整條槽的斷面相同，標準尺寸見下圖，模數X為 ???? ????④.排水槽頂高出濾層表面： ???? ???? ——濾層厚度 ???? ——濾層膨脹率，石英砂濾料為45% ???? ——槽底厚度，0.05—0.08米 ???? 0.07米——超高 ????⑤.排水槽接入矩形排水渠時，渠底距離槽底的高度為： ???? ???? ???? Q——濾池沖洗流量 ???? F——濾池面積 ???? B——排水渠寬度 ???? ——沖洗強度 ???? ——重力加速度 ???? 0.2——安全高度 ????設計計算： ????洗砂排水槽中心距,采用 ????排水槽根數 根 ????排水槽長度 ????每槽排水量 ????采用三角形標準斷面: ????槽中流速,采用 ????槽斷面尺寸 m ,采用0.29m ????排水槽厚度,采用 ????砂層最大膨脹率e=45％ ????砂層厚度 ????洗砂排水槽頂距砂面高度:: ???? ????洗砂排水槽總平面面積： ????復算：排水槽總平面面積與濾池面積之比，一般小于25％ ???? ％ 25％ ???? ???? ????濾池各種管渠計算 ????① 進水：（0.8-1.0m/s） ????進水總流量： ????采用進水渠斷面：渠寬 ，水深為1.0m ????渠中流速： 在0.8~1.0m/s之間，符合要求。 ????各個濾池進水管流量： ????采用進水管直徑 ????管中流速 ????②沖洗水（2.0-2.5m/s） ????沖洗水總流量 ????采用管徑 ????管中流速 ????③清水（0.8-1.2m/s） ????清水總流量 ????清水渠斷面同進水渠斷面（便于布置） ????每個濾池清水管流量 ????采用管徑 ????管中流速 ????③排水（1.0-1.5m/s） ????排水流量 ????排水渠斷面 同進水渠斷面 ????渠中流速 ????濾池沖洗 ????濾池沖洗的目的是去除過濾后濾層中的積存的懸浮物，重新恢復過濾能力。沖洗的方式有3種：單獨水沖洗，水沖洗加表面沖洗，氣水反沖洗。單獨用水沖洗應用的較多，各種濾池均可以使用。當單獨用水反沖洗不能達到效果時，可以增設表面沖洗裝置。氣水反沖洗可以節(jié)約沖洗水量，沖洗效果較好。 ????設計要求： ????①水沖洗時的要求見表： ???? ????濾層 沖洗強度(l/sm) 膨脹率(%) 沖洗時間t(min) ????石英砂濾料 12-15 45 7-5 ????煤砂雙層濾料 13-16 50 8-6 ????煤砂重質礦三層濾料 16-17 55 7-5 ???? ????②.為了防止雙層濾料在沖洗時流失，一年中在高水溫和低水溫時可以適當調整沖洗強度 ????③.用水塔沖洗時，水塔的水深一般不宜小于3米，以免水位變化影響沖洗強度。也可以在濾池操作廊上部設沖洗水箱，但應注意施工質量，防止漏水。 ????④.水廠供電量足夠時，可以設置專門的沖洗泵沖洗水塔。水泵從清水池吸水。 ????設計計算： ????沖洗時間t=6分鐘 ????沖洗水箱容積